JP5095011B2 - 液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッド - Google Patents

Description

本発明は、液体吐出ヘッド用基板及びこれを用いた液体吐出ヘッドに関するものである。

インク等の液体を吐出口から吐出して記録を行う液体吐出装置においては、記録動作の高速化とともに、記録画像の高画質化が求められている。特に写真画質のような高品位な画像を得るためには、画像の解像度を上げることが有効であり、そのためには、インクジェット記録装置などの液体吐出装置に搭載される液体吐出ヘッド（例えばインクジェット記録ヘッド）から吐出される液滴を微小化する必要がある。

そして、記録動作の高速化と画像の高画質化との両立のためには、液体の吐出口とそれに対応した液体を吐出するために利用されるエネルギーを発生するエネルギー発生素子が高密度に配置されたヘッド用基板を備えた液体吐出ヘッドを使用することが重要である。

近年、基板の加工技術の進歩により、１つのエネルギー発生素子の周囲に、独立に設けられた複数の液体の供給口を形成することが可能となってきている。このように１つのエネルギー発生素子に対して複数の供給口が設けられた構成が、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されている構成を図１に示す。図１（ａ）は、液体吐出ヘッドの断面図であり、基板１０の上に吐出口１５に連通する流路９の壁を有する樹脂層１４が設けられている。第１の供給口２０と第２の供給口２１から供給されるインクが流路９を介して梁１６の上に設けられたエネルギー発生素子１１により熱せられることで、吐出口１５から吐出される。図１（ｂ）は、図１（ａ）の液体吐出ヘッドの上面図であり、供給口２１とエネルギー発生素子１１とが複数設けられている。エネルギー発生素子１１は電力を供給するための配線１３と接続しており、配線１３は折り返されて隣接するエネルギー発生素子１１の間の梁１６の上に設けられている。

米国特許出願公開第２００９／００９５７０８号明細書

しかし特許文献１のような配線レイアウトは、配線１３を折り返しているため隣接するエネルギー発生素子１１の間に配線１３を設ける領域を確保する必要がある。この場合、その領域の分と配線同士の間隔の分だけエネルギー発生素子を高密度に配置することが困難である、という課題があった。また、第２の供給口２１をエネルギー発生素子１１に近付けて配することでインクの供給特性を向上させようとしても、折り返された配線がエネルギー発生素子１１の間を通っているため困難である、という課題もあった。

本発明は上記課題を鑑みてなされたもので、エネルギー発生素子をその配列方向に関して高密度に配置できるとともに、エネルギー発生素子への液体の供給特性を向上させることができる液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッドを提供することを目的とする。

本発明の液体吐出ヘッド用基板は、液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子を複数配列してなる素子列と、複数の前記素子に其々接続された複数の第１の個別配線と、該複数の第１の個別配線に共通に接続された第１の共通配線と、複数の前記素子に其々接続された複数の第２の個別配線と、該複数の第２の個別配線に共通に接続された第２の共通配線と、前記素子列と前記複数の第１の個別配線と前記第１の共通配線と前記複数の第２の個別配線と前記第２の共通配線とが設けられた面と、を有し、前記第１の共通配線と前記第２の共通配線との間の電位差によって前記第１の個別配線と前記第２の個別配線とを介して前記素子に電流が流れることで該素子が前記エネルギーを発生する液体吐出ヘッド用基板であって、前記面の上において、前記素子列は前記第１の共通配線と前記第２の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第１の個別配線は前記素子列と前記第１の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第２の個別配線は前記素子列と前記第２の共通配線との間の領域に設けられており、隣り合う前記素子同士の間の領域、隣り合う前記第１の個別配線同士の間の領域及び隣り合う前記第２の個別配線同士の間の領域のうちの少なくとも一つの領域に、複数の前記素子に液体を供給するための供給口がそれぞれ設けられていることを特徴とする。

この様な本発明では、エネルギー発生体に接続された一対の個別配線をそれぞれそのまま延ばして共通配線に接続するので、エネルギー発生素子をその配列方向に関して高密度に配置することができる。また、液体の供給口をエネルギー発生体の近傍（隣り合うエネルギー発生素子同士の間の領域や隣り合う個別配線同士の間の領域）に配しているので、エネルギー発生素子への液体の供給特性を向上させることができる。

本発明によれば、エネルギー発生素子をその配列方向に関して高密度に配置することのできるとともに、エネルギー発生素子への液体の供給特性を向上させることができる液体吐出ヘッド用基板及び液体吐出ヘッドを提供することができる。

従来のヘッドの配線レイアウトを示す図である。 本発明のヘッドを用いることができるインクジェット記録装置の斜視図である。 インクカートリッジとヘッドカートリッジを示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態のヘッドの斜視図である。 本発明の第１の実施形態のヘッドの上面模式図である。 本発明の第１の実施形態のヘッドの断面図である。 本発明の第２の実施形態のヘッドの斜視図である。 本発明の第２の実施形態のヘッドの断面図である。 本発明の第３の実施形態のヘッドの斜視図である。 本発明の第３の実施形態のヘッドの上面模式図である。 本発明の第４の実施形態のヘッドの断面図である。 本発明の第５の実施形態のヘッドの上面模式図である。

以下に、図面を参照して、本発明について具体的に説明を行う。

以下の説明においては、液体吐出ヘッドの一例としてインクジェット記録ヘッドを、また液体吐出ヘッドが備える液体吐出ヘッド用基板の一例としてインクジェット記録ヘッド用基板を例にとって説明を行う。しかし本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明に係る液体吐出ヘッドは、プリンタ、複写機、ファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置、さらには各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に搭載可能である。産業用記録装置の例としては、バイオッチップ作成や電子回路印刷等の用途に用いることができる。

図２は、本発明の一実施形態に係るインクジェット記録ヘッド（以下、ヘッドとも称する）が搭載可能な、インクジェット記録装置を示す斜視図である。なお、本発明におけるインクとは、広く解釈されるべきものであり、被記録媒体上に付与されることによって、画像、模様、パターン等の形成、記録媒体の加工、或いは被記録媒体の処理に供される液体を言うものとする。

また、図３（ａ）は、この記録装置で用いられるヘッドカートリッジ２１９の外観を示した図である。図３（ｂ）は、ヘッドカートリッジ２１９と、ヘッドカートリッジ２１９に搭載可能なインクタンク１２４を示す図である。

図２に示されるように、本実施形態における液体吐出装置のシャシー２１０には、紙などの被記録媒体を記録位置へと給送する媒体給送部２１１と、記録位置から媒体排出部２１２へと被記録媒体を導く媒体搬送部２１３とが設けられる。さらに記録位置に搬送された被記録媒体に所定の記録動作を行うために、セットレバー２１７の操作によってヘッドカートリッジ２１９を搭載可能であり、キャリッジ軸２１５に沿って走査移動可能に支持されたキャリッジ２１６が設けられている。また、液体吐出装置には、回復処理を行うヘッド回復部２１４が設けられている。

ヘッドカートリッジ２１９を搭載可能なキャリッジ２１６の係合部には、コンタクトフレキシブル記録ケーブル２２２が設けられている。このコンタクトフレキシブル記録ケーブル２２２に形成されたコンタクト部（不図示）と、ヘッドカートリッジ２１９に設けられたコンタクト部２２３とが電気的に接触し、各種情報の授受やヘッドカートリッジ２１９への電力の供給などを行うことができる。

図３（ｂ）に示すように、ヘッドカートリッジ２１９に対して、インクを貯留する複数のインクタンク１２４がそれぞれ取り外し可能となっている。このようなインクタンク１２４から供給されるインクが、ヘッドカートリッジ２１９に設けられたインクジェット記録ヘッド２３２から、被記録媒体に吐出され、記録動作が行われる。

（第１の実施形態）
図４、図５を参照して、本発明のインクジェット記録ヘッドの第１の実施形態を説明する。

図４は、第１の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示した一部透しの模式的斜視図である。図４に示されるように、ヘッド２３２は、インクを吐出するためのエネルギーを発生する素子として用いられるヒータ１０１を備えたインクジェット記録ヘッド用基板（以下ヘッド用基板とも称する）１０７を備えている。さらに、ヘッド用基板１０７の上に設けられた樹脂からなる部材１０５とを備えている。ヒータ１０１に対向する位置には、インクの吐出口１０６が設けられている。樹脂からなる部材１０５は、吐出口１０６と連通する液室１３０の壁１３０ａと、インク供給口１０２と液室１３０とを連通する流路１３１の壁１３１ａとを備えており、壁を内側にしてヘッド用基板１０７と接合することで、液室１３０と流路１３１とを形成する。

ヘッド用基板１０７には、ヘッド用基板１０７を貫通するインク供給口１０２が複数配列されてなる供給口列が設けられ、ヒータ１０１が複数配列されてなるヒータ列（素子列）が設けられている。インク供給口１０２は、隣り合うヒータ同士の間（素子同士の間）の領域に設けられている。このようなインク供給口１０２は、例えばドライエッチング法を用いてヘッド用基板１０７をエッチングすることによって精度良く、ヘッド用基板１０７の所望の位置に設けることができる。

インクを一時的に貯留する液室１３０はヒータ１０１に対応するように設けられ、ヒータ１０１を中心としてほぼ対称に設けられた２つの流路１３１と連通している。液室１３０とインク供給口１０２の間の流路１３１に、インクタンクから供給されたインクにゴミ等混入していた場合に、ゴミが吐出口１０６に送られるのを防止する円柱状のフィルタ１０４を設けることもできる。

図５（ａ）は、ヘッド用基板１０７の上面部分の一部を見た模式図であり、ヒータ１０１と配線とを模式的に示した図である。

ヘッド用基板１０７には、ヒータ１０１に接続する第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３と、第１の共通配線１１０と、第２の共通配線１２９と、が設けられている。素子列７０は、第１の共通配線１１０と、第２の共通配線１２９との間の領域に設けられている。各素子と第１の共通配線１１０とは、素子列７０と第１の共通配線１１０との間の領域に設けられた第１の個別配線１０３で其々接続されている。また、各素子と第２の共通配線１２９とは、素子列７０と第２の共通配線との間の領域に設けられた第２の個別配線１１３で接続されている。この第１の共通配線１１０と、第２の共通配線１２９（ＧＮＤＨ共通配線）との間に電位差をかけることにより、第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３とを介してヒータ１０１に電流が流れる。このとき、第２の共通配線１２９は，第１の共通配線１１０より低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第２の個別配線１１３は、ヒータ１０１の駆動を制御する制御素子として用いられるＭＯＳトランジスタを介して、第２の共通配線１２９と接続されている。ＭＯＳトランジスタは、ゲート電極とソース電極とドレイン電極とからなるが、このような電極が設けられた領域をＭＯＳトランジスタ１０９として示す。

ヒータ１０１の両側に接続される第１の個別配線１０３と第２の第２の個別配線１１３とは、ヒータ１０１の配列方向にほぼ直交する方向（素子列７０にほぼ直交する方向）に沿うように設けられている。また素子列を中心として対称となる位置に両個別配線が設けられている。第２の個別配線１１３は、第１の個別配線１０３が設けられた方向へと折り返して第１の個別配線と並列に設けられるのではなく、図示したように、素子列に対して第１の個別配線１０３と反対側に設けられる。これにより、インク供給口１０２とヒータ１０１との間の領域には、配線が設けられていないので、その領域分ヒータ１０１同士の間隔を詰めることでヒータ１０１を高密度に設けることができる。

また、ＭＯＳトランジスタ１０９はロジック配線（不図示）からゲート端子（不図示）に入力される信号により、ヒータ１０１を駆動するかどうかを決定する。このようなロジック配線が設けられた領域の上には、ヘッド用基板１０７のヒータ１０１が設けられた面において、第２の共通配線１２９の領域の一部が設けられている。このように駆動を制御するために用いられるロジック配線も、インク供給口１０２やヒータ１０１が設けられた領域に設けられていないため、ヒータ１０１を高密度に設けることができる。

図５（ｂ）は図４に示したヘッドを上方からみた模式図であり、流路１３１、液室１３０等の構造を模式的に示したものである。インクはヘッド用基板１０７のヒータ１０１が設けられた面の反対側の面よりインク供給口１０２を通り、フィルタ１０４を通過して流路１３１に送られる。さらにインクは、流路１３１から基板の上に設けられたヒータ１０１に対応する液室１３０に供給される。ヒータ１０１に対応する液室１３０のインクは、ヒータ１０１を加熱することで膜沸騰を起こして発泡し、その圧力により吐出口１０６より吐出される。ヒータ１０１を挟むように２つのインク供給口１０２を設け、２つの流路１３１で液室１３０にインクを供給することで、高速で吐出動作を行ってもインクのリフィルがスムーズに行われ、かすれのない信頼性の高い高速の記録動作を行うことができる。

さらに図５（ｂ）のＡ−Ａ’断面を図６（ａ）に、Ｂ−Ｂ’断面を図６（ｂ）に示す。どちらの断面で見ても、ヒータ１０１を中心として、供給口から吐出口への液体の通路はほぼ対称の形状であり、また、ヒータ１０１に接続する部材とそれに関連する層は対称に配置されている。シリコン基材８０の上には、ＳｉＯ２などからなる蓄熱層１１８が設けられている。更に蓄熱層１１８の上には、ＴａＳｉＮ等の高抵抗材料からなる発熱抵抗層１２８が設けられている。発熱抵抗層１２８の上には、Ａｌ等からなる導電材料で第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３とが設けられている。第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３との間の領域の、発熱抵抗層１２８がヒータ１０１として用いられる。発熱抵抗層１２８と第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３との上には、インクによる腐食から保護するために用いられる保護層１０８が設けられている。さらに保護膜の上には、吐出口１０６と連通する液室１３０の壁１３０ａと、吐出口１０６と連通する流路１３１の壁１３１ａを形成する樹脂からなる部材１０５が設けられている。樹脂からなる部材１０５は、壁を内側にして液体吐出ヘッド用基板に接することで流路を形成している。

このような吐出口１０６や流路１３１の壁１３１ａを形成する樹脂からなる部材１０５は、エポキシ樹脂の硬化物などで設けられており、配線が形成された後に全面にエポキシ樹脂等を塗布し、フォトリソ技術を用いて形成される。ヘッド用基板１０７の上にヘッドの構成部材を形成するための材料を積層して設ける場合には、基板表面に存在する配線による段差は、吐出口や流路１３１の壁１３１ａの形状に影響を与えてしまう。しかしヒータ１０１近傍の第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３がヒータを中心としてほぼ対称な形状となっているため、基板表面の段差もヒータを中心として対称となっている。

従って、ヘッド用基板１０７上に積層される材料の形状がヘッド用基板１０７表面の段差から受ける影響した場合でも、その影響はヒータ１０１を中心として対称となる。さらにヒータ１０１と対向する位置に設けられる吐出口１０６を中心としてもほぼ対称となる。よって、吐出口を中心とした周囲の構造部材の対称性はヘッド用基板１０７表面の段差によってほとんど損なわれない。これにより吐出口からのインクの吐出方向を真っ直ぐな方向（ヘッド用基板１０７の面に対して垂直）とすることができる。従ってインクの着弾位置の精度が向上し、信頼性の高い記録動作を行うことのできるヘッドを提供することができる。

（第２の実施形態）
図７を参照して第２の実施形態について説明する。第１の実施形態とは吐出口１０６、インク供給口１０２の形状が異なる形態を本実施形態において示す。

図７は、第２の実施形態のインクジェット記録ヘッドの構造を示した一部透しの模式的斜視図である。また、図８（ａ）は図７のＣ−Ｃ’、図８（ｂ）は図７のＤ−Ｄ’を通りヘッド用基板１０７の表面に垂直にヘッドを切断した場合のそれぞれの模式的切断面図である。

図７、図８を参照すると、ヘッド用基板１０７には、第１の実施形態と同様にヘッド用基板１０７を貫通するインク供給口１０２が複数配列されてなる供給口列が設けられ、ヒータ１０１が複数配列されてなるヒータ列（素子列）が設けられている。インク供給口１０２は、隣り合うヒータ同士の間（素子同士の間）の領域に設けられている。

インク供給口１０２は、ヒータ１０１が設けられたヘッド用基板１０７の面とは反対側の他の面に設けられた、ヘッド用基板１０７の凹部２０１と、凹部２０１の内側とヘッド用基板１０７の面を貫通する複数の貫通部２０２とで形成されている。インクは、凹部から貫通部を通って流路１３１から基板の上に設けられたヒータ１０１に対応する液室１３０に供給される。

第１の実施形態に示すインク供給口１０２は、ドライエッチング法を用いて設けたが、本実施形態のインク供給口１０２は、ドライエッチング法とウェットエッチング法とを用いて設けられている。まずヘッド用基板１０７のヒータ１０１が設けられた面とは反対側の面（裏面）に凹部を設ける位置を開口させたレジストマスクを設ける。その後ＴＭＡＨやＫＯＨなどの強アルカリ系の水溶液をエッチャントとし、ヘッド用基板１０７の結晶異方性エッチングを行うことで凹部２０１が設けられる。シリコンは、結晶方位が〈１１１〉面のエッチングレートが遅いため、強アルカリを用いてエッチングを行うと、ヘッド用基板１０７の他の面に対して約５４．７度の角度の傾斜面を有するようにエッチングが進む。ウェットエッチング法は、複数の基板を同時に行うことができるため、製造時にかかる時間を削減することができる。その後、貫通部２０２の位置に対応した開口を有するレジストマスクを設け、ドライエッチング法を用いて高精度にかつ高密度に複数の貫通部２０２を設けることができる。

ヘッド用基板の製造時の取り扱いを容易にするために、厚さが厚いシリコンの基材８０を用いた場合、加工精度を保つためにドライエッチング法のみでインク供給口１０２を設けようとすると、長時間かかり生産効率が落ちてしまう。しかしながら本実施形態のようにウェットエッチング法とドライエッチング法との両方を用いることで、高精度の加工と高速の加工とを両立させることができる。

（第３の実施形態）
本発明に係るヘッド２３２の実施形態を、図９、図１０を用いて説明する。

図９は、本発明の第３の実施形態のインクジェット記録ヘッドを示す一部透しの模式的斜視図である。また、図１０（ａ）は、図９に示されるヘッド用基板１０７の上面部分の一部を見た模式図であり、ヒータ１０１に接続される個別配線と共通配線を示したものである。図１０（ｂ）は、図９に示したヘッドを上方から見た図であり、ヘッドの流路１３１と液室１３０等の構造を模式的に示したものである。

第１の実施形態は、インク供給口１０２と、ヒータ１０１が交互にほぼ直線的に一列に設けられている構成であったが、本実施形態においては、隣り合う個別配線の間にインク供給口１０２の供給口列を設けた構成を示す。それ以外の構成は第１の実施形態と同様である。

ヒータ１０１に対応するように設けられたインクを一時的に貯留する液室１３０は、ヒータ１０１を中心としてほぼ対称に設けられた２つの流路１３１と連通している。ヒータ１０１に対応する液室１３０とインク供給口１０２の間の流路１３１には、インクタンクから供給されるときに混入するゴミが吐出口１０６に送られるのを防止する円柱状のフィルタ１０４を設けることもできる。

ヘッド用基板１０７には、ヒータ１０１に接続する第１の個別配線と第２の個別配線と、第１の共通配線１１０と、第２の共通配線１２９と、が設けられている。素子列７０は、第１の共通配線１１０と、第２の共通配線１２９との間の領域に設けられている。各素子と第１の共通配線１１０とは、素子列７０と第１の共通配線１１０との間の領域に設けられた第１の個別配線１０３で其々接続されている。また、各素子と第２の共通配線１２９とは、素子列７０と第２の共通配線との間の領域に設けられた第２の個別配線１１３で接続されている。第１の共通配線１１０と、第２の共通配線１２９（ＧＮＤＨ共通配線）との間に電位差をかけることにより、第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３とを介してヒータ１０１に電流が流れる。このとき、第２の共通配線１２９は，第１の共通配線１１０より低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第２の個別配線１１３は、ヒータ１０１の駆動を制御する制御素子としてＭＯＳトランジスタ１０９を介して第２の共通配線１２９と接続されている。

これらの第１の個別配線１０３と第２の個別配線１１３とは、ヒータ１０１を中心として、ヒータ１０１の配列方向にほぼ直交する向きに関してほぼ対称に設けられている。このように、第２の個別配線１１３は、第１の個別配線１０３が設けられた方向へと折り返して第１の個別配線と並列に設けられるのではなく、素子列７０に対して第１の個別配線１０３と反対側に設けられる。

図９、図１０（ａ）を参照すると、ヘッド用基板１０７には、基板を貫通するインク供給口１０２が複数配列されてなる供給口列が２列平行に設けられ、その供給後列の間にヒータ１０１が複数配列されてなるヒータ列が設けられている。インク供給口１０２は、隣り合う第１の個別配線同士の間の領域と、隣り合う第２の個別配線同士の間の領域に設けられている。

以上のように、隣り合うヒータ１０１同士の間の領域には、配線が設けられていないので、その領域分ヒータ１０１同士の間隔を詰めることでヒータ１０１を高密度に設けることができる。

また、ＭＯＳトランジスタ１０９は、ロジック配線（不図示）からゲート端子（不図示）に入力される信号により、ヒータ１０１を駆動するかどうかを決定する。このようなロジック配線が設けられた領域の上には、ヘッド用基板１０７のヒータ１０１が設けられた面において、第２の共通配線１２９の領域の一部が設けられている。このように駆動を制御するために用いられるロジック配線も、インク供給口１０２やヒータ１０１が設けられた領域に設けられていないため、ヒータ１０１を高密度に設けることができる。

図１０（ｂ）はヘッドの流路１３１と液室１３０との構造を示したものであり、ヒータ１０１の四辺の周囲にインク供給口１０２が設けられている。また、隣接するヒータ１０１の間には流路１３１の壁１３１ａが設けられており、ヒータ１０１の配列方向に対してほぼ直交する方向に沿って、インク流路１３１が形成される。フィルタ１０４は、インク供給口１０２からヒータの間に配置される。

インクはヘッド用基板１０７の裏面から貫通するインク供給口１０２から供給される。さらにインクはフィルタ１０４を通過し、液室１３０に対称に接続する２つの流路１３１から、ヒータ１０１に対応する液室１３０に供給される。ヒータ１０１に対応する液室１３０に供給されたインクは、ヒータ１０１を加熱することで膜沸騰を起こして発泡し、その圧力により吐出口１０６より吐出される。

このようにインクを対称に設けられた２つの流路１３１で供給することにより、高速で吐出動作を行ってもインクのリフィルスムーズに行え、かすれのない信頼性の高い高速の記録動作を行うことができる。

また本実施形態においても第１の実施形態と同様に、ヒータ１０１の中心位置に対して対称的な形状となっている。ヒータ１０１を中心に設けることで、インクの吐出方向を真っ直ぐな方向（ヘッド用基板１０７の面に対して垂直）とすることができる。これにより、インクの着弾位置の精度が向上し、信頼性の高い記録動作を行うことのできるヘッドを提供することができる。

なお本実施形態においても、インク供給口１０２は第２の実施形態に示すようなウェットエッチング法とドライエッチング法とを用いて設けることができる。

（第４の実施形態）
図１１に、第４の実施形態において図１０（ａ）を用いて説明したヒータ１０１が接続する電源配線及びＭＯＳトランジスタ１０９の形態を示す。本実施形態において、ヒータが、ヒータ１０１ａ（第１の素子）と、ヒータ１０１ｂ（第２の素子）が交互に列をなすように設けられることで、素子列７０を構成している。

ヒータ１０１ａ（第１の素子）には、第１の個別配線１０３ａと、第２の個別配線１１３ａとが接続して設けられている。第１の共通配線１１０ａと、第２の共通配線１２９ａ（ＧＮＤＨ共通配線）とは、素子列７０を挟んで設けられている。ヒータ１０１ａと第１の共通配線１１０ａとは、素子列と第１の共通配線１１０ａとの間の領域に設けられた第１の個別配線１０３ａで接続されている。ヒータ１０１ａと第２の共通配線１２９ａとは、素子列と第２の個別配線１１３ａとの間の領域に設けられた第２の個別配線１１３ａで接続されている。この第１の共通配線１１０ａと、第２の共通配線１２９ａ（ＧＮＤＨ共通配線）との間に電位差をかけることにより、第１の個別配線１０３ａと第２の個別配線１１３ａとを介してヒータ１０１ａに電流が流れる。このとき、第２の共通配線１２９ａは，第１の共通配線１１０ａより低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第２の個別配線１１３ａには、ヒータ１０１ａの駆動を制御する制御素子としてＭＯＳトランジスタ１０９ａ（第１の制御素子）を介して第２の共通配線１２９aと接続されている。

一方、ヒータ１０１ａに隣接するヒータ１０１ｂには、第３の個別配線１０３ｂと第４の個別配線１１３ｂとが接続して設けられている。第３の共通配線１１０ｂと、第４の共通配線１２９ｂ（ＧＮＤＨ共通配線）とは、素子列７０を挟んで設けられている。ヒータ１０１ｂと第３の共通配線１１０ｂとは、素子列と第３の共通配線１１０ｂとの間の領域に設けられた第３の個別配線１０３ｂで其々接続されている。ヒータ１０１ｂと第４の共通配線１２９ｂとは、素子列と第４の共通配線との間の領域に設けられた第４の個別配線１１３ｂで接続されている。この第３の共通配線１１０ｂと、第４の共通配線１２９ｂとの間に電位差をかけることにより、第３の個別配線１０３ｂと第４の個別配線１１３ｂとを介してヒータ１０１ａに電流が流れる。このとき、第４の共通配線１２９ａは，第３の共通配線１１０ａより低電位となっており、接地配線として用いられている。さらに、第４の個別配線１１３ｂには、ヒータ１０１ｂの駆動を制御する制御素子としてＭＯＳトランジスタ１０９ｂ（第２の制御素子）を介して第４の共通配線１２９ｂと接続されている。

ヒータ１０１ａの、第１の個別配線１０３ａが設けられている側（一方の側）の領域を第１の領域１５０とし、第２の個別配線１１３ａが設けられている側（他方の側）の領域を１５１と表すこととする。このときヒータ１０１ｂに接続する第３の個別配線１０３ｂは、第２の領域１５１に位置するように設けられている。また、ヒータ１０１ｂに接続する第４の個別配線１１３ｂは、第１の領域１５０に位置するように設けられている。

第１の領域１５０に、ＭＯＳトランジスタ１０９ｂ（第２の制御素子）と第１の共通配線１１０ａを設け、第２の領域１５１にＭＯＳトランジスタ１０９ａ（第１の制御素子）と第３の共通配線１１０ｂとを設けることができる。本実施形態では隣接する素子に接続される第２の個別配線１１３が第１の領域１５０側と第２の領域１５１側とに交互になるように設けられている。このようにすると、第３の実施形態と比べて素子列に沿った方向（図１１のＸ方向）に、ＭＯＳトランジスタの領域の幅を広げて設けることが可能となる。ＭＯＳトランジスタの領域の面積を変更しない場合、Ｘ方向の幅を広げる代わりにＹ方向（素子列に直交する方向）のＭＯＳトランジスタを設ける領域の幅を狭くすることができる。これにより素子列に直交する方向のヘッド用基板１０７幅も縮小することが可能となる。

さらに第１の共通配線１１０ａは、電気的に絶縁する絶縁層を介して、基板の面に垂直な方向に関して、ＭＯＳトランジスタ１０９ｂの設けられた領域の上側に設けることができる。また、第１の共通配線１１０ｂは、電気的に絶縁する絶縁層を介して、基板の面に垂直な方向に関して、ＭＯＳトランジスタ１０９ａの設けられた領域の上側に設けることができる。このとき、第１の領域１５０の側と第２の領域１５１の側とに設ける必要がある第２の共通配線の合計幅は、第３の実施形態の構成で必要な第２の共通配線１２９の幅と同じであるため、第２の共通配線１２９に必要な基板面積は第３の実施形態と変化はない。

ヘッド用基板１０７には、基板を貫通するインク供給口１０２が複数配列されてなる供給口列が２列平行に設けられ、その供給口列の間にヒータ１０１が複数配列されてなるヒータ列７０が設けられている。インク供給口１０２は、隣り合う第１の個別配線と第２の個別配線との間の領域に設けられている。

なお第１の実施形態の構成も、本実施形態と同様に、素子を交互に設けることにより、基板の面積を縮小させ製造コストを削減することができる。

ＭＯＳトランジスタ１０９ａ及びＭＯＳトランジスタ１０９ｂは、ロジック配線（不図示）からゲート端子（不図示）に入力される信号により、ヒータ１０１ａ及びヒータ１０１ｂを駆動するかどうかを決定する。このようなロジック配線が設けられた領域の上には、少なくとも第２の共通配線１２９ａの領域の一部及び第４の共通配線１２９ｂの領域の一部が設けられている。このように駆動を制御するために用いられるロジック配線も、インク供給口１０２やヒータ１０１ａ、ヒータ１０１ｂが設けられた領域に設けられていないため、ヒータ１０１ａ及びヒータ１０１ｂを高密度に設けることができる。

また、インク供給口１０２は第２の実施形態と同様にウェットエッチング法とドライエッチング法とを用いて設けることができる。また第１の実施形態と同様に、隣り合う第１の個別配線と第４の個別配線との間の領域及び隣り合う第２の個別配線と第３の個別配線との間の領域の代わりに、隣り合う第１の素子１０１ａと第２の素子１０１ｂとの間の領域に供給口１０２を設けることができる。

（第５の実施形態）
次に、第３の実施形態から、ヒータをさらに高密度に配置した一例を示す。

図１２（ａ）は本実施形態のヘッド用基板１０７の上面部分の個別配線レイアウトを抜き出して模式的に示した図である。図１２（ｂ）は、ヘッドを上方から見た図であり、流路１３１と液室１３０等の構造を模式的に示したものである。図１２において第１の共通配線と第２の共通配線とＭＯＳトランジスタは不図示であるが、第１の実施形態〜第４の実施形態と同様に設けることができる。

図１２（ａ）に示すように、ヒータを配列した第１のヒータ列（第１の素子列）７０ａ及び第２のヒータ列（第２の素子列）７０ｂが２列に設けられている。ヒータ列に沿った方向（Ｘ方向）に関して、第１のヒータ列７０ａに属する第１のヒータ（第１の素子）１０１ｃは、このヒータに最近接の第２のヒータ列に属する第２のヒータ（第２の素子）１０１ｄと第３のヒータ（第３の素子）１０１ｅとの間に設けられている。つまり第１のヒータ１０１ｃと第２のヒータ１０１ｄは、ヒータ列に沿った方向に関して１／２ピッチずれて位置するように設けることで、ヒータの高密度化を達成している。また、ヒータ１０１に対応するように設けられたインクを一時的に貯留する液室１３０は、ヒータ１０１を中心としてほぼ対称に設けられた２つの流路１３１と連通している。

さらに複数のインク供給口１０２を配列してなる供給口列４０ａ、ｂ、ｃは、ヒータ列７０ａに平行してヒータ列の両側に位置するように三列に設けられている。また、１つの供給口列のインク供給口１０２は、ヒータ列内の隣接するヒータ同士の間隔と等間隔となるように設けている。図１２に示すように、図１２に示されるように、第１のヒータ列７０ａの両側に設けられた供給口列を第１の供給口列４０ａと第２の供給口列４０ｂ、第２のヒータ列の両側に設けられた供給口列を第２の供給口列４０ｂと第３の供給口列４０ｃとする。このように２列の供給口列４０ａ、ｂに設けられた複数のインク供給口１０２から、２つの流路１３１を経由して液室１３０にインクを安定して供給することができ、高速で吐出動作を行ってもインクのリフィルをスムーズに行うことができる。これにより、不吐出により記録画像のかすれ等が生じない、信頼性の高い記録動作を行うことができる。

また、本実施形態においては、同じ供給口列に設けられた隣接するインク供給口１０２の間に個別配線が２本、同じヒータ列に設けられた隣接するヒータ１０１の間に個別配線が１本設けられている。接地側の個別配線１１３は、電源側の個別配線１０３方向に折り返さず、隣接するインク供給口１０２の間の領域、隣接するヒータ１０１同士の間の領域で、同じヒータ１０１に接続する接地側の個別配線１１３と電源側の個別配線１０３とが並行することはない。

さらに、隣接するインクの間の個別配線は、断面形状が対称となる位置に設けられている。そのため樹脂からなる部材１０５のエポキシ樹脂等を塗布して吐出口を形成する際には、ヒータを中心としてほぼ対称な形状となる。ヘッド用基板１０７上に積層される材料の形状が、ヘッド用基板１０７表面の段差から影響を受ける場合でも、その影響はヒータ１０１を中心として対称となり、ヒータ１０１と対向する位置に設けられる吐出口１０６を中心としてもほぼ対称となる。よって、吐出口を中心とした周囲の構造部材の対称性はヘッド用基板１０７表面の段差によってほとんど損なわれず、吐出口からのインクの吐出方向を真っ直ぐな方向（ヘッド用基板１０７の面に対して垂直）とすることができる。これにより、インクの着弾位置の精度が向上し、信頼性の高い記録動作を行うことのできるヘッドを提供することができる。

なお、本実施形態においてはヒータ列を２列設けた構成を示したが、２列以上の複数のヒータ列を設けることも本発明に含まれる。また、インク供給口１０２は第２の実施形態と同様にウェットエッチング法とドライエッチング法とを用いて設けることができる。

さらに、以上の実施形態において示した、複数のヒータとそれらに対応する複数の個別配線及び複数の共通配線とを含む群を、ヒータが配列された方向に沿って複数配した形態も、本発明は包含するものである。

１０１ 素子
１０２ インク供給口
１０３ 第１の個別配線
１０５ 樹脂からなる部材
１１３ 第２の個別配線
１０６ 吐出口
１３０ 液室
１３１ 流路

Claims (9)

1. 液体を吐出するためのエネルギーを発生する素子を複数配列してなる素子列と、複数の前記素子に其々接続された複数の第１の個別配線と、該複数の第１の個別配線に共通に接続された第１の共通配線と、複数の前記素子に其々接続された複数の第２の個別配線と、該複数の第２の個別配線に共通に接続された第２の共通配線と、前記素子列と前記複数の第１の個別配線と前記第１の共通配線と前記複数の第２の個別配線と前記第２の共通配線とが設けられた面と、を有し、前記第１の共通配線と前記第２の共通配線との間の電位差によって前記第１の個別配線と前記第２の個別配線とを介して前記素子に電流が流れることで該素子が前記エネルギーを発生する液体吐出ヘッド用基板であって、
   前記面の上において、前記素子列は前記第１の共通配線と前記第２の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第１の個別配線は前記素子列と前記第１の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第２の個別配線は前記素子列と前記第２の共通配線との間の領域に設けられており、
   隣り合う前記素子同士の間の領域、隣り合う前記第１の個別配線同士の間の領域及び隣り合う前記第２の個別配線同士の間の領域のうちの少なくとも一つの領域に、複数の前記素子に液体を供給するための供給口がそれぞれ設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
2. 前記第２の個別配線は、前記素子の駆動を制御する制御素子を介して前記第２の共通配線に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の液体吐出ヘッド用基板。
3. 前記供給口は、前記面とは反対側の他の面に設けられた凹部と、前記面とを貫通するように設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液体吐出ヘッド用基板。
4. 前記第１の個別配線と、前記第２の個別配線とは、前記素子を中心にして対称に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板。
5. 液体を吐出するためのエネルギーを発生する複数の第１の素子と、該複数の第１の素子に其々接続された複数の第１の個別配線と、該複数の第１の個別配線に共通に接続された第１の共通配線と、前記複数の第１の素子に其々接続された複数の第２の個別配線と、該複数の第２の個別配線に共通に接続された第２の共通配線と、液体を吐出するためのエネルギーを発生する複数の第２の素子と、該複数の第２の素子に其々接続された複数の第３の個別配線と、該複数の第３の個別配線に共通に接続された第３の共通配線と、前記複数の第２の素子に其々接続された複数の第４の個別配線と、該複数の第４の個別配線に共通に接続された第４の共通配線と、前記複数の第１の素子と前記複数の第１の個別配線と前記第１の共通配線と前記複数の第２の個別配線と前記第２の共通配線と前記複数の第２の素子と前記複数の第３の個別配線と前記第３の共通配線と前記複数の第４の個別配線と前記第４の共通配線とが設けられた面と、を有し、
   前記第１の共通配線と前記第２の共通配線との間の電位差によって前記第１の個別配線と前記第２の個別配線とを介して前記第１の素子に電流が流れることで該第１の素子が前記エネルギーを発生し、
   前記第３の共通配線と前記第４の共通配線との間の電位差によって前記第３の個別配線と前記第４の個別配線とを介して前記第２の素子に電流が流れることで該第２の素子が前記エネルギーを発生する液体吐出ヘッド用基板であって、
   前記面の上において、前記複数の第１の素子と前記複数の第２の素子とが配列されて素子列を形成し、該素子列を境にした一方の側に前記第１の共通配線と前記第４の共通配線とが設けられており、前記素子列を境にした他方の側に前記第２の共通配線と前記第３の共通配線とが設けられており、前記複数の第１の個別配線と前記複数の第４の個別配線とは前記素子列と前記第１の共通配線及び前記第４の共通配線との間の領域に設けられており、前記複数の第２の個別配線と前記複数の第３の個別配線とは前記素子列と前記第２の共通配線及び前記第３の共通配線との間の領域に設けられており、
   隣り合う前記第１の素子と前記第２の素子との間の領域、隣り合う前記第１の個別配線と前記第４の個別配線との間の領域及び隣り合う前記第２の個別配線と前記第３の個別配線との間の領域のうちの少なくとも一つの領域には、前記複数の第１の素子と前記複数の第２の素子とに液体を供給するための供給口がそれぞれ設けられていることを特徴とする液体吐出ヘッド用基板。
6. 前記素子列は、前記第１の素子と前記第２の素子とが交互になるように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の液体吐出ヘッド用基板。
7. 前記第２の個別配線は、前記第１の素子の駆動を制御する第１の制御素子を介して前記第２の共通配線に接続され、前記第４の個別配線は、前記第２の素子の駆動を制御する第２の制御素子を介して前記第４の共通配線に接続されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の液体吐出ヘッド用基板。
8. 前記面の上において、前記第３の共通配線は、前記第１の制御素子の上側に設けられており、前記第４の共通配線は、前記第２の制御素子の上側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の液体吐出ヘッド用基板。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の液体吐出ヘッド用基板と、
   液体を吐出する吐出口と連通する流路の壁を有し、前記壁を内側にして前記液体吐出ヘッド用基板と接することで前記流路を形成する部材と、を有する液体吐出ヘッド。